Основные принципы функционирования ЭВМ. Основные структурные элементы современного компьютера. Функции и характеристики — Информатика. Шпоры | iFREEstore

Основные принципы функционирования ЭВМ. Основные структурные элементы современного компьютера. Функции и характеристики

Основы учения об архитектуре вычислительных машин заложил выдающийся американский математик Джон фон Нейман. Он подключился к созданию первой в мире ламповой ЭВМ ENIAC в 1944 г., когда ее конструкция была уже выбрана. В процессе работы во время многочисленных дискуссий со своими коллегами Г.Голдстайном и А.Берксом фон Нейман высказал идею принципиально новой ЭВМ. В 1946 г. ученые изложили свои принципы построения вычислительных машин в ставшей классической статье «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства». С тех пор прошло полвека, но выдвинутые в ней положения сохраняют актуальность и сегодня.

В статье убедительно обосновывается использование двоичной системы для представления чисел (нелишне напомнить, что ранее все вычислительные машины хранили обрабатываемые числа в десятичном виде). Авторы убедительно продемонстрировали преимущества двоичной системы для технической реализации, удобство и простоту выполнения в ней арифметических и логических операций. В дальнейшем ЭВМ стали обрабатывать и нечисловые виды информации - текстовую, графическую, звуковую и другие, но двоичное кодирование данных по-прежнему составляет информационную основу любого современного компьютера.

Еще одной поистине революционной идеей, значение которой трудно переоценить, является предложенный Нейманом принцип «хранимой программы». Первоначально программа задавалась путем установки перемычек на специальной коммутационной панели. Это было весьма трудоемким занятием: например, для изменения программы машины ENIAC требовалось несколько дней (в то время как собственно расчет не мог продолжаться более нескольких минут - выходили из строя лампы). Нейман первым догадался, что программа может также храниться в виде набора нулей и единиц, причем в той же самой памяти, что и обрабатываемые ею числа. Отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатами вычислений.

Фон Нейман не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложил ее структуру, которая воспроизводилась в течение первых двух поколений ЭВМ. Основными блоками по Нейману являются устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ) (обычно объединяемые в центральный процессор), память, внешняя память, устройства ввода и вывода. Схема устройства такой ЭВМ представлена на рис. 4.10. Следует отметить, что внешняя память отличается от устройств ввода и вывода тем, что данные в нее заносятся в виде, удобном компьютеру, но недоступном для непосредственного

восприятия человеком. Так, накопитель на магнитных дисках относится к внешней памяти, а клавиатура - устройство ввода, дисплей и печать -

переменных весьма разнообразные. В адресной части команды может быть указан, например:

сам операнд (число или символ);

адрес операнда (номер байта, начиная с которого расположен операнд);

адрес адреса операнда (номер байта, начиная с которого расположен адрес операнда), и др.

Как пpавило, процесс выполнения команды разбивается на следующие этапы:

из ячейки памяти, адрес которой хранится в счетчике команд, выбирается очередная команда; содержимое счетчика команд при этом увеличивается на длину команды;

выбранная команда передается в устройство управления на регистр команд;

устройство управления расшифровывает адресное поле команды;

по сигналам УУ операнды считываются из памяти и записываются в АЛУ на специальные регистры операндов;

УУ расшифровывает код операции и выдает в АЛУ сигнал выполнить соответствующую операцию над данными;

результат операции либо остается в процессоре, либо отправляется в память, если в команде был указан адрес результата;

все предыдущие этапы повторяются до достижения команды "стоп".

Результат команды вырабатывается по точно определенным для данной команды правилам, заложенным в конструкцию компьютера. Совокупность команд, выполняемых данным компьютером, называется системой команд этого компьютера.

Разнообразие современных компьютеров очень велико. Но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие главные устройства:

память (запоминающее устройство, ЗУ), состоящую из перенумерованных ячеек; процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ); устройство ввода; устройство вывода.

Эти устройства соединены каналами связи, по которым передается информация. Основные устройства компьютера и связи между ними представлены на схеме, приведённой ниже. Жирными стрелками показаны пути и направления движения информации, а простыми стрелками – пути и направления передачи управляющих сигналов.

Функции памяти: a) приём информации из других устройств; b) запоминание информации; c) выдача информации по запросу в другие устройства машины.

Функции процессора:

a) обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;b) программное управление работой устройств компьютера.

В составе процессора имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, называемых регистрами. Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Над содержимым некоторых регистров специальные электронные схемы могут выполнять некоторые манипуляции. Например, "вырезать" отдельные части команды для последующего их использования или выполнять определенные арифметические операции над числами.

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Файл

остальные шпоры.docx

остальные шпоры.docx
Размер: 591 Кб

.

Пожаловаться на материал

В информатике совокупность взаимосвязанных данных называется информационной структурой. Компьютерные сети. Языки программирования. Язык разметки HTML. ЭВМ. Информационная система

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Эта тема принадлежит разделу:

Информатика. Шпоры

В информатике совокупность взаимосвязанных данных называется информационной структурой. Компьютерные сети. Языки программирования. Язык разметки HTML. ЭВМ. Информационная система

К данному материалу относятся разделы:

Табличные процессоры

Реляционные БД. Правила Кодда. Аномалии. Нормальные формы

Правил Кодда

Компьютерные сети

Базы данных. Классификация. Архитектура

Парадигмы программирования. Языки программирования. Системы программирования

Язык разметки HTML. Web-страницы. Создание

История развития ВТ

Поколения ЭВМ

Программное обеспечение ЭВМ

Информационная система (ИС)

SQL. Команды определения данных

Язык программирования Delphi

Основные принципы функционирования ЭВМ. Основные структурные элементы современного компьютера. Функции и характеристики

Динамическое программирование

SQL. Команды управления данными

Методы сортировки и поиска. Алгоритмы и программы

Симплекс-метод

Язык JAVA-Script

Исследование операций

Кодирование информации

Компьютерное моделирование в экологии

Машинно-ориентированные языки программирования. Арифметические команды и команды условного перехода в ассемблере

Компьютерное моделирование физических процессов

Массивы в ООП-языках. Примеры использования

Рекурсивно-логическое программирование. Пролог. Основные принципы работы с базами знаний

Работа со списками в Прологе

Основные концепции ООП

Похожие материалы:

Управление социально-экономическим развитием муниципального образования

Курсовая работа. Цель курсовой работы: изучить теоретические и практические аспекты управления социально-экономическим развитием муниципального образования и предложить, в качестве дополнительных статей дохода местного бюджета, проект по рациональному использованию имеющихся природных ресурсов.

Виконавче провадження

Відповідно до ст. 25 Закону України «Про виконавче провадження», у постанові про відкриття виконавчого провадження державний виконавець вказує про необхідність боржнику самостійно виконати рішення у строк до семи днів з моменту винесення такої постанови

Источники и ресурсы власти и их иллюстрация на примере России или зарубежной страны

Типологии легитимности по М. Веберу и по Д. Хелда. Понятие легитимности власти. Оценка легитимности политической власти страны изучаемого языка.

Минеральные вещества и их роль в организме. Физиологическая роль, суточная потребность, источник минеральных веществ

Физиологическая роль, суточная потребность организма и источник поступления минеральных веществ. Значение воды для человека. Водный и минеральный обмен.

Структура, функции, свойства биологически важных спиртов, аминов, карбоновых кислот и их производных

Гидроксикарбоновые кислоты Насыщенные дикарбоновые кислоты Монокарбоновые кислоты